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文檔簡(jiǎn)介
1、本課題是在國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目“基于核安全殼應(yīng)力監(jiān)測(cè)的復(fù)合敏感層傳感機(jī)理及其成像”(項(xiàng)目編號(hào)50878169)的資助下,以結(jié)構(gòu)的服役狀態(tài)監(jiān)測(cè)為目的,對(duì)碳纖維智能層監(jiān)測(cè)核安全殼結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)做了數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)研究,并研制了一套比較準(zhǔn)確和可行的碳纖維智能層ERT反演系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)的健康監(jiān)測(cè)。
具體的研究?jī)?nèi)容及成果有:
(1)以第三代核安全殼為工程背景,研究了安全殼結(jié)構(gòu)的服役狀態(tài)監(jiān)測(cè)。通過有限元軟件ANSYS建立
2、了預(yù)應(yīng)力核安全殼結(jié)構(gòu)的有限元模型,重點(diǎn)解決了預(yù)應(yīng)力筋的布置。對(duì)核安全殼在正常工作狀況(自重和預(yù)應(yīng)力作用)下進(jìn)行計(jì)算分析,結(jié)果表明核安全殼整體處于受壓狀態(tài),并且在設(shè)計(jì)強(qiáng)度之內(nèi)。對(duì)核安全殼在事故內(nèi)壓狀況(自重、預(yù)應(yīng)力和事故內(nèi)壓0.4MPa)下進(jìn)行計(jì)算分析,結(jié)果表明核安全殼結(jié)構(gòu)在事故內(nèi)壓下仍處于彈性受力狀態(tài),即處于安全狀態(tài)。因此,本文建立的核安全殼有限元模型大體上是合理和正確的。
(2)基于碳纖維智能層良好的傳感特性和導(dǎo)電性,將
3、其敷設(shè)在核安全殼結(jié)構(gòu)的表面來監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)。通過有限元軟件ANSYS建立了核安全殼和碳纖維智能層的有限元模型,進(jìn)行壓阻耦合場(chǎng)分析。采用條狀的碳纖維智能層敷設(shè)在核安全殼結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)體的環(huán)向,監(jiān)測(cè)筒體結(jié)構(gòu)的環(huán)向應(yīng)變。由監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算得到的智能層電阻率的分布和結(jié)構(gòu)的環(huán)向應(yīng)變有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。表明條狀碳纖維智能層監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)的應(yīng)變是可行的,效果是比較顯著的。
(3)結(jié)合核安全殼實(shí)際工程,編制了復(fù)雜形狀的碳纖維智能層ERT反演系統(tǒng),其中復(fù)雜
4、形狀指柱面和球面下的任意形狀。ERT反演系統(tǒng)由正演問題和反演問題兩部分構(gòu)成,正演部分采用有限元方法求解,反演部分采用修止的牛頓-拉夫遜(modified Newton Raphson-MNR)法求解,并推導(dǎo)了柱坐標(biāo)系和球坐標(biāo)系下的電場(chǎng)能系數(shù)矩陣。在核安全殼穹頂和筒體各敷設(shè)一區(qū)域碳纖維智能層,對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行場(chǎng)域監(jiān)測(cè),并采集電極的電壓數(shù)據(jù)。將場(chǎng)域監(jiān)測(cè)的結(jié)果導(dǎo)入ERT反演系統(tǒng)得到敏感層的電阻率分布,其電阻率的分布能真實(shí)的反應(yīng)結(jié)構(gòu)的體積應(yīng)變。結(jié)果表
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